電動(dòng)汽車車載智能快速充電器的研究與設(shè)計(jì)

由以上計(jì)算分析， 功率管Q1 和Q2 選擇型號(hào)為FCH47N60的MOS管， 可承受600V 的電壓和47A的電流， 整流二極管選擇型號(hào)為MRB40250的肖特基管，其正向平均電流為40A, 反向耐壓最大為250V.

2.2.4 吸收回路及濾波回路的設(shè)計(jì)

為解決關(guān)斷時(shí)器件的過(guò)壓?jiǎn)栴}， 在圖3 中由D1, R1, C4 組成RCD 緩沖器， 通過(guò)減緩Q1 漏源極電壓的上升速度使下降的電流波形同上升的電壓波形之間的重疊盡量小， 以達(dá)到減小開(kāi)關(guān)管損耗的目的。

同理由D4, R4, C8 對(duì)Q2 的關(guān)斷過(guò)程進(jìn)行保護(hù)。

在輸出整流二極管之后采用LC 濾波電路減小輸出電流電壓紋波。濾波電感L1 的作用是使負(fù)載電流的波動(dòng)減小，濾波電容C5 的作用是使輸出電壓的紋波減小。當(dāng)負(fù)載突減時(shí)， 濾波電容儲(chǔ)能; 負(fù)載突增時(shí)，電容C5 上的儲(chǔ)能首先向負(fù)載補(bǔ)充能量，以減小輸出電壓的峰- 峰值。

2.3 控制保護(hù)電路

控制保護(hù)電路主要完成3個(gè)功能：①控制充電系統(tǒng)按照當(dāng)前的設(shè)定的輸出電壓電流值產(chǎn)生占空比可變的PWM波， 對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)功率變換;②當(dāng)出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)溫等故障時(shí)， 控制充電電源的主回路停止工作， 從而將電源的損壞程度控制在最小范圍; ③ 在充放電過(guò)程中，對(duì)相應(yīng)的電壓、電流、溫度等參數(shù)實(shí)時(shí)顯示。

2.3.1 驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生

驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生過(guò)程如下： 將電阻分壓獲取的輸出電壓信號(hào)以及電流霍爾傳感器采集的輸出電流信號(hào)送至SG3525的誤差放大器的反相輸入端， 由其產(chǎn)生兩路PWM 方波信號(hào)， 6N137對(duì)該方波信號(hào)光耦隔離， 并送至FAN7390 進(jìn)行功率放大和波形轉(zhuǎn)換， 以驅(qū)動(dòng)半橋變換器。該部分的設(shè)計(jì)中主要涉及到以下關(guān)鍵技術(shù)：

①振蕩頻率及死區(qū)時(shí)間的設(shè)置。

參考SG3525 的有關(guān)設(shè)計(jì)資料， SG3525振蕩電路的輸出是頻率減半的互補(bǔ)方波信號(hào)， 該充電器的設(shè)計(jì)中， 后級(jí)電路的變換頻率設(shè)計(jì)為50kH z, 故SG3525 正當(dāng)電路的工作頻率設(shè)置為100kH z.如下式：

死區(qū)時(shí)間的設(shè)定為：

當(dāng)設(shè)定電路振蕩頻率為50kH z, 死區(qū)時(shí)間為3??3??s時(shí)， 該部分元件參數(shù)的取值為：

②反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)。

為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性和靜態(tài)誤差的要求， 該部分設(shè)計(jì)采用無(wú)靜差的PI調(diào)節(jié)器作為補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。由于充電器的負(fù)載是鉛酸蓄電池， 蓄電池的電壓和內(nèi)阻在充電過(guò)程中會(huì)發(fā)生變化， 這樣我們反饋控制中PI調(diào)節(jié)器難度增大， 由理論推導(dǎo)的RC 參數(shù)值參考價(jià)值不大。對(duì)于這個(gè)PI調(diào)節(jié)器， 我們更注重從實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā)， 反復(fù)嘗試得到一個(gè)比較適合的網(wǎng)絡(luò)。

經(jīng)過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證， 我們采用含有Ⅱ 型誤差放大器的正激變換器反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。為防止電壓和電流環(huán)同時(shí)起作用時(shí)的系統(tǒng)振蕩， 我們?cè)谘a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)中， 通過(guò)提高比例積分環(huán)節(jié)中積分環(huán)節(jié)的作用， 同時(shí)加大時(shí)間常數(shù)， 使得補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)在整個(gè)系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位， 從而使閉環(huán)系統(tǒng)更像一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)， 使系統(tǒng)能夠很好地穩(wěn)定下來(lái)， 抵抗各種擾動(dòng)引起的電壓和電流波動(dòng)。

③半橋驅(qū)動(dòng)自舉電路的設(shè)計(jì)。